强激光等离子体质子加速的理论研究.pdf

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1、分类号：UDC：密级编号强激光等离子体质子加速的理论研究STUDYOFMECHANISMSFORPROTONACCELERATIONPRODUCEDBYHIGH．INTENSITYLASERPULSESINTERACTIONWITHPLASMA学位授予单位及代码：量查堡王盍堂(!Q!竖2学科专业名称及代码：堡迨物堡!Q!Q垫12研究方向：盐』L塑—堡申请学位级别：亟±指导教师：—奎盘盔—塾攫研究生：蕉厦基论文起止时间：—2009．10-—-20lO．12长春理工大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的硕士学位论文，《强激光等离子体质子加速的理论

2、研究》是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名盐俎年』蛳长春理工大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解“长春理工大学硕士、博士学位论文版权使用规定”．同意长春理工大学保留并向中国科学信息研究所、中国优秀博硕士学位论文全文数据库和CNKl系列数据库及其它国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版．允许论文被查阅和借阅。

3、本人授权长春理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。作者签名：盈导师签名4年虫珥日≠圣卫年三月!蜘摘要基于高功率激光加速粒子可以获得高性能的质子柬，这与传统的加速技术比在质子的亮度、发射角分布、质子的能量上都有很好的提高。本论文主要研究强激光等离子体质子加速中靶心前表面和靶心后表面的加速机制。根据等离子体真空膨胀理论，运用Poisson方程、离子运动方程及边界条件分析了靶心前表面质子加速的机制，得到了靶前质子加速的速度、位移公式；研究了激光脉冲宽度、质子加速时间和质子最大速度

4、之间的关系：发现当脉冲宽度比最大加速时间大时，质子才能获得最大速度；数值模拟结果与理论计算相吻合，在靶后加速机制中t推导出靶后最大质子能量的表达式。得出质子能量与靶心厚度、激光强度和激光脉冲宽度的关系。根据电子回流效应的等温膨胀模型讨论了电子的循环对质子加速的影响，对其进行数值模拟并与实验进行对比。用(ID)PIC模拟对以上理论分析进行验证。关键词：超短超强激先等离子体质子加速质子能量靶心厚度ABSTRACTParticleaccelerationbasedoi]highintensity．1asersystemshasachievedhighqual

5、ityprotonbearesthatcomparefavourablywithconventionalaeeeler甜iontechdiquesintermsofemitance，b^曲messandtheenergyoftheprotonThethesisstudiedonthemechanismofbot}lfrontandrearsideofthetargeti／1theinteractionofshonIaser州thdenseplasmatargetBasedonthetheoryoftheplasmaexpansionintoavacuu

6、mwithPdissonequationandtheequationofcontinuityandmotionThemechanismof忭ontsideofthetargetwasanalyzed：山eionfrontvelocityandpositionasarun．ionoftimehasachieyed．therelationoflaserpulse．theaccelerationtimeandthemaxvelocitywerediscussedTheprotoncouldbeacceleratedtoIllemaxvelocitywhent

7、helaserpulseis10ngert11anaccelerationtimeThesimulationismatchedwiththetheorycalculateTheexpressionofthemaxprotonenergyhascalculatedanddependenceofthelaserpulselength．1aserimensityaswellasthe山icknessofthefoi】11eelectrontransportandrecirculationinthetargetplasmahaseffecttotheproto

8、naccelerationwithIheisotbermalexpansionsmodelTh